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El sistema respiratorio de los peces cobra especial importancia en la medida que los organismos acuáticos necesitan de mecanismos que les permitan tomar oxígeno de su medio. El oxígeno se disuelve en el agua, pero en concentraciones mucho más bajas a comparación de la atmósfera. Peces y muchos otros organismos acuáticos han desarrollado branquias que son capaces de absorber el oxígeno presente en el líquido. La cantidad de oxígeno presente en los cuerpos de agua decrece a medida que se vuelven más calientes y del mismo modo entre mayor sea la salinidad el contenido de oxígeno será menor. Debido a estas razones es que el diseño de las branquias debe ser bastante eficiente para obtener los mayores beneficios de un entorno escaso en el recurso.
Sistema respiratorio de los peces: las branquias
En tiburones y rayas el número de branquias es usualmente cinco, aunque se pueden encontrar especies con 6 o 7 conjuntos. En el resto de peces el número de branquias es de cuatro en cada lado del cuerpo. Cada branquia está soportada por un arco branquial y protegida por branquiespinas. Cada arco sostiene un conjunto de filamentos branquiales pareados. Las branquiespinas ayudan a asegurarse que ningún material extraño entre en los filamentos y los tapone. Cada filamento cuenta con numerosas lamelas que se extienden a ambos lados del cuerpo filamentoso. Es en este lugar es donde el verdadero intercambio gaseoso ocurre.
Las lamelas son estructuras muy finas y su dimensión varía de acuerdo al nivel de actividad que presenta el pez. Entre más activo sea el pez, más delgadas las lamelas serán y menor distancia habrá entre ellas. De igual modo el grosor de las paredes de las lamelas cambia, teniendo en cuenta que entre más delgada la membrana, más fácil y rápidamente el oxígeno puede atravesarla.
La presencia de todas estas lamelas incrementa el área superficial de las branquias implicando que un gran volumen de agua puede estar disponible para el intercambio en cualquier momento dado. La estructura de las lamelas consiste esencialmente en un conjunto de vasos sanguíneos que se encuentran entre dos membranas. Dichas membranas mantienen al agua y la sangre separadas mientras permiten a los gases disueltos (O2 y CO2) difundirse de un líquido al otro, dependiendo de qué lado tenga una concentración más alta del mismo.
Hay que destacar que el sistema respiratorio de los peces en organismos acuáticos muy activos como el arenque (Clupea harengus), las lamelas tienen un grosor de 7 µm, están separadas por 20 µm y las paredes son menores a 1 µm de grosor, lo cual da lugar a 32 lamelas por cada milímetro. En contraste, en peces más lentos como el barbú torito (Ameiurus nebulosus) las lamelas tienen un grosor de 25 µm, están separadas por 45 µm y las paredes son hasta 10 µm de gruesas, implicando 14 lamelas por cada milímetro.
Mecanismos del sistema respiratorio de los peces
El agua fluye unidireccionalmente hacia la boca del pez, sobre las branquias y hacia afuera por debajo del opérculo, de tal manera que éstas se encuentran continuamente bañadas con agua fresca. El flujo de sangre que entra a las superficies internas de las lamelas también es unidireccional. Los vasos sanguíneos aferentes son los encargados de traer la sangre a las branquias, mientras que los eferentes son los que la retiran de las mismas. La sangre fluye a través de las lamelas en dirección opuesta al flujo de agua sobre ellas. Este flujo contracorriente garantiza un intercambio de gases más eficiente que en un sistema que usa flujo concurrente.
En el sistema respiratorio de los peces, como las anchoas, el atún y ciertas especies de tiburones, ventilan sus branquias al nadar constantemente con sus bocas abiertas. No obstante, la mayoría de peces realizan ventilación por medio de un sistema de doble bombeo. El cierre y la apertura de la cavidad bucal empuja el agua sobre las branquias y la expansión de la cavidad opercular previa a la apertura de los opérculos arrastra el agua hacia las branquias.
Algunos peces pueden absorber algo de oxígeno a través de su piel y mientras están en una etapa larvaria, ésta es usualmente su principal fuente de respiración. Cuanto más pequeño es un pez, más alta es la proporción entre piel y masa corporal. A medida que va creciendo, éste incrementa su masa mucho más rápido que su área superficial por lo que pronto la piel se vuelve incapaz de tomar todo el oxígeno que el pez necesita.
En muchas regiones tropicales del mundo, la desoxigenación es frecuente en aguas bajas o estancadas. El único oxígeno que estas aguas obtienen proviene de difusión con el aire. Generalmente esto sólo ocurre en hábitats de agua dulce, aunque también puede llegar a presentarse en ecosistemas de estuarios. Muchos peces que habitan estas aguas han evolucionado estructuras para respirar aire y responder a este tipo de condiciones. Otros han desarrollado maneras de vivir por fuera del agua por periodos extendidos de tiempo, como ocurre con los peces pulmonados. Todas estas estructuras accesorias son modificaciones del tracto alimentario, de la cámara branquial o de apéndices que se extienden de estas partes.
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